Направи дарение на училище!

Изследователи са демонстрирали потенциален нов подход за бърза преценка дали даден антибиотик се бори с определена инфекция. Така се ускорява правилното лечение и се ограничава развитието на резистентни бактерии. С техния метод могат бързо да се отчетат промени в движението на бактериалните клетки и всички промени, предизвикани от изследвания антибиотик.

Изследователите от National Institute of Standards and Technology (NIST) демонстрираха нова тактика за бърза оценка на способността на антибиотика да се бори с конкретна инфекция, което ускорява прилагането на правилния медикамент и ограничава развитието на резистентни бактерии. Техният метод може бързо да отчете механичните флуктуации на бактериалните клетки и промените предизвикани от антибиотика.

Както е описано в Scientific Reports техният сензор-прототип осигурява резултати за по-малко от час, което е много по-бързо от конвенционалните антибиограми, изискващи дни за растеж на бактериалните колонии. Забавените резултати от класическия метод могат до доведат до усложнения и прогрес на инфекцията, докато се открие правилният медикамент. Забавянето на резултатите също така дава време на бактериите да развият резистентност.

Неправилно изписаните антибиотици и резистентните бактерии са голяма заплаха за общественото здраве. Според доклада за 2013 година на Центровете за превенция и контрол на заболявания, поне 2 млн. случая на заболявания и 23 хил. смъртни случая се дължат на инфекции с резистентни бактерии в САЩ всяка година.

Сензорът, базиран на кварцов-кристален резонатор, може би е решение на проблема. Вибрациите на резонатора се променят по измерим начин при промяна на частиците на повърхността. Бактериалните клетки са прикрепени към разонатора и това е един нов начин на използване на този супер чувствителен кристал. Учените са демонстрирали в предишни свои изследвания използването на този сензор за измерване на чистота на въглеродни нанотръбички.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Новата техника отчита механичните движения на клетките и отговора им към антибиотика. Други учени са открили, че някои бактериални движения стават по-бавни в присъствието на някои антибиотици, но досега подобни промени са отчетени само с микроскопични сензори и основно при подвижни бактерии с камшиче (флагелум, който е средство за придвижване на бактерията). Новият метод може би е по-подходящ за клинични оценки, защото събирането на електронните данни е по-рентабилно и поради факта, че отчита големи бактериални колонии, а е и макроскопичен и достоверен.

Сензорът е пиезоелектронен, което значи, че неговите размери се променят когато има електрично поле.

Тънкият пиезоелектричен кварцов диск се намира между два електрода. За да се предизвикат вибрациите на кристала, към единия електрод  се пуска  непостоянен волтаж със стабилна честота близка до резонансната честота на кристала. От другия електрод на противоположната страна на кристала учените записват осцилацията на кристала. Сигналът, който показва флуктуация в резонансната честота идва от микробните клетки, прикрепени към кристала.

В потвърдителните тестове са използвани два кварцови резонатора, покрити с няколко милиона бактериални клетки. Единият резонатор е използван, за да се види ефектът на антибиотика върху клетките на бактерията, а другият е използван като контрола без антибиотик.

С много чувствителния подход може да се засекат предизвиканите от клетките промени в честотата, по-малки от една 10 милиардна част. Експериментите показват, че количеството флуктуации корелират с плътността на живите бактериални клетки. После бактериите са третирани с антибиотик и честотата на флуктуациите значително намалява. Използвани са бактерии с блокирани камшичета, за да се избегне влиянието на движенията им. Така изследователите са уверени че флуктуациите са предизвикани от вибрации на клетъчните стени.

Учените са установили, че Escherichia coli реагира на два антибиотика – полимиксин B (PMB) и ампицилин. Честотата, генерирана от клетките, се доближила до нулата в рамките на седем минути след добавянето на PMB. Честотата на флуктуациите започнала да спада 15 минути след добавяне на ампицилина и продължавала да спада все по-бързо в резултат на разпадане и смърт на клетките. Това време е свързано с нормалното време на действие на антибиотиците.

След тези измервания авторите са потвърдили ефективността на антибиотиците, като отгледали колонии от останалите бактерии и се оказало, че и двата антибиотика значително намаляват броя на живите клетки.

Превод: Надежда Радованова

Източник: Science Daily

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!